La memoria
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La memoria Arquitectura de computadoras II Páginas lógicas EMS 64 bytes CMOS RAM (286/386/486) ROM BIOS 1024 kb Marco de página 896 kb 16 Mb 1088 kb 832 kb Memoria de video Superior Memoria Expandida 4,096 Mb 768 kb 640 kb Convencional expandida MEMORIA Shadow RAM (386/486)) Memoria Extendida Memoria alta (HMA) Extendida La memoria Memoria convencional 0 kb Carlos Canto Q. La memoria Arquitectura de computadoras II Las memorias en una PC Mayor velocidad (y costo) Memoria caché Memoria central Memoria expandida Mayor capacidad Registros internos Memoria secundaria Memoria auxiliar Comparativas entre tipos de memoria Carlos Canto Q. La memoria Arquitectura de computadoras II La memoria La frecuencia del reloj se puede incrementar El ancho del bus se puede incrementar CPU Memoria RAM El uso que hace la CPU de la RAM puede optimizarse Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria LA MEMORIA CACHE Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria LA MEMORIA CACHE • La caché es una memoria especial de alta velocidad, diseñada para acelerar el procesamiento de instrucciones del microprocesador, el cual, puede acceder a los datos almacenados en caché mucho más rápidamente que a aquellos datos almacenados en la memoria RAM. • A modo de ejemplo, un Pentium a 100 Mhz, tarda 180 nanosegundos en leer un dato de la RAM, mientras que tan sólo tarda 45 nanosegundos en leerlo de la caché. Carlos Canto Q. La memoria Arquitectura de computadoras II Los dos niveles de memoria caché El sistema de la memoria caché intenta asegurar que se recogen los datos importantes constantemente de la RAM, de modo que la CPU ( idealmente) nunca debe esperar los datos Núcleo del procesador Memoria Caché de datos L1 Memoria Caché L2 Memoria RAM Carlos Canto Q. La memoria Arquitectura de computadoras II Los dos niveles de memoria caché Núcleo del procesador Memoria Caché de datos L1 Memoria Caché de instrucción L1 Memoria caché L2 • Memoria Caché L2 Puente norte Memoria RAM Memoria caché L1 Está incorporada en el núcleo del procesador. Es un fragmento de memoria RAM, que suele ser de 8, 16,32, 64 ó 128 Kbytes, que funciona a la misma frecuencia de reloj que el resto de la CPU . Por lo tanto la memoria caché L1 forma parte del procesador. Se puede dividir en dos secciones: • L1 para datos • L1 para instrucciones • • • Es mucho mayor que la L1 y unificada del orden de 256kb ó 512 kb. Su función es leer constantemente cantidades de datos ligeramente mayores de la Memoria RAM , para que estén disponibles para la memoria caché L1. En procesadores anteriores , la memoria caché L2 estaba situada fuera del chip: en la placa base, o en un módulo especial junto a la CPU (primeros Pentium II) Actualmente la caché L2 esta integrada en el interior del chip Carlos Canto Q. La memoria Arquitectura de computadoras II LA MEMORIA RAM DE TRABAJO Carlos Canto Q. La memoria Arquitectura de computadoras II Los tres tipos de Memorias de trabajo más comunes usadas en una PC Tipo de memoria DRAM SDR AM DDR R AM R am bus R AM Num. de contactos Ancho Utilización 168 64 bits Tipo de memoria más antiguo y ligeramente más lento. Utilizado en todos los procesadores. Pronto desaparecerá del mercado. 184 64 bits (128 bits) 184 16 bits (32 bits) Una versión nueva y más rápida de la memoria SD RAM. Utilizada tanto en Athlon como en el Pentium 4. Memoria RAM avanzada. Sólo se utiliza para Pentium 4 con ciertos chipsets de Intel. Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria La memoria SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria La memoria SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) • La memoria SDRAM se implementa en los módulos DIMM y utiliza un reloj para sincronizar la lectura y la escritura en un chip de memoria. • Este reloj está sincronizado con el reloj interno del microprocesador, lo que hace que el rendimiento en lectura/escritura entre microprocesador y memoria se dispare considerablemente. • El interés principal por la SDRAM estriba en el hecho de que son capaces de alcanzar frecuencias de accesos superiores a los 100 Mhz. Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria La memoria SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) La SDRAM es un tipo de memoria RAM cuya velocidad de refresco es de 20 ns o menor (frente a 50 ó 40 de las mejores EDO). Esto le permite funcionar a grandes velocidades sin problemas, y ha posibilitado la ampliación del bus de memoria de 66 MHz a 100 MHz, es decir, la velocidad a la que se comunican el microprocesador y la RAM, a esta frecuencia, se usan memorias SDRAM de menos de 10 ns. PC100 se refiere a la especificación técnica de Intel para la memoria SDRAM de 100 MHz, sólo se presenta en forma de módulos DIMM. Carlos Canto Q. La memoria Arquitectura de computadoras II DIMM: Dual In line Memory Module Los DIMM son módulos de memoria, pequeñas placas alargadas donde se soldan los chips de RAM (del tipo que sean) para manejarlos más cómodamente. La diferencia de los DIMM frente a otros módulos (como los SIMM) es que son más largos (unos 13 cm frente a 10,5) y tienen más contactos eléctricos (168 frente a 72), además de dos ranuras para facilitar su correcta colocación. Muescas para las “asas” del socket perfil del socket Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria La DDR-SDRAM (Doble Data Rate) Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria ¿Cómo funciona la DDR-SDRAM (Doble Data Rate)? La memoria DDR SDRAM (Double Data Rate) es similar a la convencional y ya conocida SDRAM, con la diferencia que dobla la velocidad de transferencia, pasando a ser dos veces por ciclo. Consiste en enviar los datos 2 veces por cada señal de reloj, una vez en cada extremo de la señal (el ascendente y el descendente), en lugar de enviar datos sólo en la parte ascendente de la señal. De esta forma, un equipo con tecnología DDR que funcione con un reloj "real", "física", de por ejemplo 100 MHz, enviará tantos datos como otro sin tecnología DDR que funcione a 200 MHz. Por ello, las velocidades de reloj de las DDR se suelen dar en lo que podríamos llamar "MHz efectivos o equivalentes" (en nuestro ejemplo, 200 MHz, "100 MHz x 2"). Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria Memoria DDR SDRAM La memoria DDR SDRAM utiliza un voltaje de 2.5V mientras que la SDRAM convencional 3.3V. Existen dos tipos de memoria DDR: PC1600 con un ancho de banda de 1.6GB/seg y PC2100 con ancho de banda de 2.1GB/seg. El elevado ancho de banda de la memoria DDR la convierte por su elevado rendimiento en la solución ideal para PCs, estaciones de trabajo y servidores. Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La Memoria Memoria DDR vs SDRAM La memoria DDR RAM envía dos paquetes de datos en cada ciclo de reloj Datos de la memoria SD DRAM Pulsos del reloj Datos de la memoria DDR RAM ¿Y por qué se hace esto? ¿No es más fácil subir el número de MHz? Bien, intelectualmente es más sencillo, pero sucede que cuanto más rápido vaya un dispositivo (en MHz "físicos"), más difícil es de fabricar. Precisamente éste es uno de los problemas de la memoria Rambus: funciona a 266 MHz "físicos" o más, y resulta muy difícil (y cara) de fabricar. Carlos Canto Q. La Memoria Arquitectura de computadoras II Módulos de memoria DDR Los módulos de memoria DDR-SDRAM son del mismo tamaño que los DIMM de SDRAM, pero con más terminales: 184 pines en lugar de los 168 de la SDRAM normal. los DDR tienen 1 única muesca en lugar de las 2 de los DIMM "clásicos". Módulos DDR Módulos DIMM SDRAM Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La memoria ¿puedo instalarla en mi "antigua" placa base? Lamentablemente, la respuesta es un NO rotundo. los nuevos pines son absolutamente necesarios para implementar el sistema DDR, por no hablar de que se utiliza un voltaje distinto y que, sencillamente, tampoco nos serviría de nada poder instalarlos, porque necesitaríamos un chipset nuevo. Hablando del voltaje: en principio debería ser de 2,5 V, una reducción del 30% respecto a los actuales 3,3 V de la SDRAM. Esto beneficiará mucho a los usuarios de portátiles con memoria DDR, que verán aumentada su autonomía. Tipos de DDR-SDRAM y nomenclatura Lo primero, puede funcionar a 100 o 133 MHz (de nuevo, "físicos"); algo lógico, ya que se trata de SDRAM con DDR, y la SDRAM funciona a 66, 100 ó 133 MHz (por cierto, no existe DDR a 66 MHz). Si consideramos los MHz "equivalentes", estaríamos ante memorias de 200 ó 266 MHz. En el primer caso es capaz de transmitir 1,6 GB/s (1600 MB/s), y en el segundo 2,1 GB/s (2133 MB/s). Al principio se las conocía como PC200 y PC266, siguiendo el sistema de clasificación por MHz utilizado con la SDRAM... ...Pero llegó Rambus y decidió que sus memorias se llamarían PC600, PC700 y PC800, también según el sistema de los MHz. Como esto haría que parecieran muchísimo más rápidas que la DDR (algo que NO SUCEDE, porque funcionan de una forma completamente distinta), se decidió denominarlas según su capacidad de transferencia en MB/s: PC1600 y PC2100 (PC2133 es poco comercial, por lo visto). Carlos Canto Q. A fin de proteger su privacidad, PowerPoint bloqueó la descarga automática de esta imagen. La Memoria Arquitectura de computadoras II Las memorias DDR2 Las memorias DDR2 son una versión mejorada de las memorias DDR , que permiten que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la velocidad de la frecuencia del núcleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Operan tanto en el flanco alto del reloj como en el bajo, Carlos Canto Q. A fin de proteger su privacidad, PowerPoint bloqueó la descarga automática de esta imagen. Arquitectura de computadoras II La Memoria Las memorias DDR2 •Se les ha incluidos mejoras operacionales para incrementar el desempeño, la eficiencia y los márgenes de tiempo de la memoria. •Latencias CAS: 3, 4 y 5. •Tasa de transferencia desde 400 hasta 1024 MB/s y capacidades de hasta 2x2GB actualmente. •Su punto en contra son las latencias en la memoria más largas (casi el doble) que en la DDR. •Las memorias DDR2 no son compatible con DDR, ya que los conectores son diferentes. Carlos Canto Q. La Memoria Arquitectura de computadoras II Anchos de banda para diferentes tipos de memorias: Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II La Memoria Samsung's DDR2 DIMMs are available now in volume production, in densities ranging from 256MB to 2GB Carlos Canto Q. Tecnología Hyper-Threading Con esta tecnología, el sistema divide las cpu's físicas en dos cpu's lógicas, cada una con sus propios registros de datos, segmento, etc pero compartiendo el mismo caché, bus y unidad de ejecución. Estos microprocesadores lógicos son detectados como microprocesadores independientes ejecutando procesos independientes, trabajando de la misma forma la de cualquier microprocesador físico a las ordenes de un sistema operativo multiprocesador. Por eso, con un sistema uniprocesador, el sistema reconocería dos procesadores. Con un sistema de doble cpu, se reconocerían cuatro y así sucesivamente, consiguiendo hasta un 30% más de rendimiento sin ningún incremento de coste adicional. El servidor Inves Server Aneto 3400 Plus soporta la tecnología Hyper-threading. El BIOS Arquitectura de computadoras II La memoria del BIOS (Basic Input Output System) Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II El BIOS Códigos de error y control de las BIOS Durante el arranque del equipo podemos experimentar diversos problemas, desde que nuestro equipo este completamente «muerto y no haga absolutamente nada, hasta que emita pitidos que nosotros no entendamos o muestre mensajes poco clarificadores en pantalla. Esto ocurrirá durante la inicialización del hardware y significará que algún componente del sistema ha fallado, sin pasar los test iniciales de verificación. Así que conocer las causas o significados de estos mensajes en forma de texto o sonido puede resultar muy útil cuando surgen problemas. Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II El BIOS Si contamos con una BIOS AMI, los distintos pitidos indican lo siguiente: 1 pitido: problema de refresco de memoria. 2 pitidos: error de paridad de memoria. 3 pitidos: error de los primeros 64 Kbytes de memoria. 4 pitidos: reloj no operativo. 5 pitidos: error de procesador. 6 pitidos: error del controlador A20, ocupado al manejar el teclado. 7 pitidos: error en la interrupción del procesador. 8 pitidos: error de escritura o lectura de la memoria de vídeo. 9 pitidos: error del código de verificación de la ROM 10 pitidos: error en la inicialización de registro de lectura / escritura de la CMOS. 11 pitidos: problemas con la memoria caché Carlos Canto Q. EL BIOS Arquitectura de computadoras II P ara una BI OS Aw ard • En caso de que nuestra placa tenga problemas para inicializar el adaptador de vídeo, emitirá un pitido largo, seguido de otros dos cortos. • La otra posibilidad es que existan problemas con los módulos de memoria, con lo que los pitidos son largos y continuos. Carlos Canto Q. Arquitectura de computadoras II El BIOS Para una BIOS Phoenix Se complica ligeramente, ya que la duración de los pitidos se mide de uno a cuatro. Muchos códigos de error cuentan con varios pitidos seguidos de distinta longitud, con lo que averiguar el fallo puede requerir que tengamos un estupendo oído: 1-2-2-3: 1-3-1-1: 1-3-1-3: 1-3-4-1: 1-3-4-3: error del código de verificación de la ROM fallo en el testeo del refresco de la memoria DRAM. error en el test del controlador del teclado. error en una dirección de memoria. error en una dirección del área de memoria baja Carlos Canto Q.
